[发明专利]一种同时支持多种优先级的非屏蔽式QoS流调度策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种QoS流调度策略。该技术在保证用户定制的QoS类型高低等级的条件下，采用非屏蔽式的三级QoS流队列调度机制，能够在数据包转发过程中同时兼顾多种类型的优先级。该方法既保留了用户定制的优先级划分顺序，又兼顾了用户想同时启用多种优先级的想法，同时也扩展了优先级别的调度范围，提高了交换机的服务质量。

背景技术

随着以太网技术的广泛应用，基于IP网络应用的各种业务种类越来越多。根据不同业务特征，不同的用户对各种业务需求的紧急程度和可靠性要求也不一样，例如VoIP等实时业务要求较小的传输延迟，E-mail、IPTV需要较高的数据完整性。进而要求交换芯片能够具有区分不同通信业务和不同数据流类型的能力，能够为不同的业务提供不同的服务，于是QoS(Quality of Service)即服务质量技术便应运而生。

对于网络业务，服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。网络资源总是有限的，网络管理者需要根据各种业务的特点来对网络资源进行合理的规划和分配，从而使网络资源得到高效利用，于是产生了各种类型的优先级及其分类方法。

QoS技术包括流量分类和标记、流量监管、流量整形、接口限速、拥塞管理、拥塞避免等，图1描述了各种QoS技术在网络设备中的处理顺序。而流分类是指采用一定的规则识别和区分符合某类特征的报文，它是对网络业务进行区分服务的前提和基础，通常作用在交换机入口方向。流分类策略的好坏从很大程度上决定了交换机服务质量的高低。

流量分类是将数据报文划分为多个优先级或多个服务类。网络管理者可以设置流量分类的策略，这个策略除可以包括IP报文的IP优先级或DSCP值、802.1p的CoS值等带内信令，还可以包括输入接口、源IP地址、目的IP地址、MAC地址、IP协议或应用程序的端口号等。分类的结果是没有范围限制的，它可以是一个由五元组(源IP地址、源端口号、协议号、目的IP地址、目的端口号)确定的流这样狭小的范围，也可以是到某某网段的所有报文。下游网络可以选择接受上游网络的分类结果，也可以按照自己的分类标准对数据流量重新进行分类。

在网络发生拥塞时，通常的处理的方法是使用队列技术对数据流进行管理和控制。具体过程包括队列的创建、报文的分类、将报文送入不同的队列、队列调度等。当接口没有发生拥塞时，报文到达接口后立即被发送出去，当报文到达的速度超过接口发送报文的速度时，接口就发生了拥塞。拥塞管理就会将这些报文进行分类，送入不同的队列；而队列调度将对不同优先级的报文进行分别处理，优先级高的报文会得到优先处理。常用的队列有FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBWFQ、RTP优先队列等。

传统的QoS拥塞管理机制通常采用如图2所示的屏蔽式QoS决策流程来解决每个端口遇到的不同类型优先级冲突。这种QoS拥塞管理机制的过程如下：

1.为每个出口创建4个优先级队列，并为每个出口队列分配权重，权重越大，表示该队列中的报文将优先被转发出去。

2.按照以下条件对各个入口数据包进行分类：

第2层：MAC-SA、DA、802.1P、Ethertype、输入端口号；

第3层：IP目标地址、IP源地址；

第4层：端口号和IP Services类型(ToS)。

3.按照图2所示QoS决策流程以及交换机中各种优先级功能是否启用，来对各种优先级类型进行等级划分，并选取出最终起决定作用的优先级类型。以较为常见的交换芯片BCM53242和BCM53262为例，优先级类型的高低级别为：DiffServ Based QoS＞802.1PBased QoS＞MAC-SA Based QoS＞Protocol Based QoS＞Port Based QoS。

4.然后根据最终起决定作用的优先级类型的标签(tag)值大小，来对各个入口数据包进行排序。如图2所示，如果交换机的DiffServ Based QoS使能的话，则按照IP报文头中的DSCP标签值的大小对入口报文进行排序；否则如果前者被禁用而802.1P Based QoS使能的话，则按照以太网帧头的VLAN TAG(VID)标签值的大小对入口报文进行排序；以此类推，只有前面几种优先级都未启用而Port Based QoS启用时，才会按照端口优先级标签值(PID)的大小对入口报文进行排序。

5.按照用户配置的优先级标签值和优先级队列的对应关系，将带有各个tag的报文依次送到与之相对应的4个出口优先级队列的其中一个。